X80管线钢的焊接性研究

国产X80管线钢焊接技术研究的开题报告一、选题背景X80管线钢作为一种高强度、耐腐蚀的管线钢，已经逐渐取代了传统的X70、X60等低强度管线钢，并在我国的石油、天然气输送领域得到广泛应用。

然而，由于该钢种具有很高的碳当量和硬度，它的焊接技术难度较大，使得X80钢管线的焊接质量难以保证，制约了其在输送领域的应用。

因此，通过对X80管线钢的焊接技术进行研究，提高其焊接质量和效率，具有重要意义。

本研究旨在探究国产X80管线钢的焊接技术，深入了解其焊接特性、焊接工艺参数及焊接接头性能等，为国内X80管线钢焊接技术的提高奠定基础。

二、研究内容本研究主要包括以下内容：1. X80管线钢的焊接特性研究。

通过对X80管线钢的焊接性能进行测试和分析，了解其涂层、板材归纳热处理等因素对焊接特性的影响。

2. X80管线钢的焊接工艺研究。

探究适合X80管线钢的各种焊接工艺，比较它们的优缺点和适用范围，为X80管线钢的实际应用提供技术支持。

3. X80管线钢焊接接头性能研究。

通过对不同焊接工艺下的焊接接头进行力学性能、金相组织分析等实验，进一步了解不同焊接工艺下焊接接头的力学性能和质量。

三、研究目标1. 研究国产X80管线钢的焊接特性，并深入了解各种影响因素及其对焊接质量的影响。

2. 选择合适的焊接工艺参数，开展对X80管线钢的各种焊接工艺的考察，比较其优劣，寻求最佳的焊接工艺。

3. 对不同焊接工艺下的X80管线钢焊接接头进行力学性能、金相组织分析等实验，探讨不同焊接工艺下焊接接头的力学性能和质量，并为实际应用提供技术支持。

四、预期成果本研究预期将获得以下成果：1. 深入了解X80管线钢的焊接特性。

2. 确定适合X80管线钢的最佳焊接工艺参数。

3. 探讨不同焊接工艺下的焊接接头的力学性能和质量。

4. 为今后的X80管线钢焊接工作提供技术支持和实验依据。

五、研究方法本研究将采用实验研究法和文献研究法相结合。

1. 实验研究法。

X80高强管线钢的焊接性及其模拟仿真共3篇X80高强管线钢的焊接性及其模拟仿真1X80高强管线钢是目前建设大型海底油气管道的必备材料之一。

其高强度、优良的低温韧性和防腐能力，使得其在复杂海洋环境下能够长期稳定地运输油气。

而对于这样一种高强度钢材，其焊接质量的稳定性对于管道的运营安全至关重要。

因此，本文将探讨X80高强管线钢的焊接性及其模拟仿真。

首先，我们需要了解X80高强管线钢的化学成分。

X80钢的化学成分主要由C、Si、Mn、P、S以及其他微量元素组成。

其中C的含量较高（0.06%-0.08%），因此焊接时需特别注意焊接热输入，防止产生大量的夹杂物。

其次，我们需要了解X80高强管线钢的焊接工艺。

由于其高强度特性，传统的手动埋弧焊接（SMAW）难以满足其高质量的焊接要求。

因此，现在多采用熔覆焊（SAW）、气体保护焊（GMAW）等自动化焊接工艺。

但是，在实际的焊接过程中，仍需注意焊接电流、焊接速度、压力设定等参数，以保证焊缝的质量。

最后，我们需要了解X80高强管线钢的焊接质量评价方法。

一般对焊接后的钢管进行超声波检测、X射线检测等质量评价，其中焊缝夹杂物及气孔的检测较为重要。

同时，也可采用模拟仿真工具对焊接过程中产生的过热区域、焊接接头区域以及沉积金属区域等进行模拟分析，以评估管道的运营安全。

总结一下，对于X80高强管线钢的焊接，我们需要注意焊接参数的设定，避免产生焊缝质量问题。

同时，应采用多种质量评价方法，确保焊接质量的稳定。

此外，在焊接过程中，应注意管道的生产和运输过程中的防腐保护，以确保管道的运营寿命综上所述，X80高强管线钢的焊接需要注意焊接参数设定和质量评价方法的选用，以确保焊缝的质量稳定。

采用自动化焊接工艺，并注意管道的生产和运输保护，能够有效提高管道的运营寿命，为工业生产和人民生活提供优质的能源和物资保障X80高强管线钢的焊接性及其模拟仿真2X80高强管线钢的焊接性及其模拟仿真随着我国油气资源的不断增加，管道获得了飞速的发展。

国内X80管线钢的发展及研究方向大口径、高压输送及采用高钢级管材是国际管道工程发展的一个重要趋势，国际上X80高钢级管材的生产技术已经成熟，并得到了较大的发展和成功应用。

近年来，国内石油与冶金行业联合攻关，相继成功开发了符合质量技术要求的x80热轧板卷、宽厚钢板及X80螺旋缝埋弧焊管和直缝埋弧焊管，实施X80管线钢应用工程的条件已经成熟。

为确保X80管道的安全可靠性，在借鉴国际上先进成功经验的基础上，应进一步加强X80管线钢的应用基础研究和相关技术攻关。

一、油气管道及高钢级管材的发展作为一种经济、安全、不间断的长距离输送石油和天然气的工具，油气输送管道在近四十年取得了巨大发展。

目前，全世界石油、天然气管道的总长度已超过230万公里，并以每年2万-3万公里的速度增加。

在近10年内，我国已建成陕京管线、涩宁兰管线、兰成渝管线以及西气东输管线等十几条重大长输管线，预计今后10-15年内，我国共需各类油气输送干线用钢管约1000万吨。

随着管道输送压力的不断提高，油气输送钢管也相应迅速向高钢级发展。

20世纪60年代一般采用X52钢级，70年代普遍采用X60-X65钢级，近年来以X70为主。

X80也已开始大量使用。

在国外，如德国、加拿大、日本和意大利在X80乃至更高钢级管线钢的研究应用方面已经有很多实践经验。

世界著名的大石油公司积极开展X80及X80以上钢级管道钢的开发和应用研究：德国Ruhr Gas公司在1992和1993年采用Europipe生产的X80钢管分别建成了两条100多公里的输气管道。

加拿大Trans Canada管道公司（TCPL）一直积极推动高钢级管道钢的应用，X80钢管已成功应用到几条管线中，其中包括Alberta省北部永久冻土地区管线，2002年TCPL在加拿大建成了一条管径1219mm、壁厚14.3mm的X100钢级的1公里试验段，同年，新版CSZ245-1-2002首次将Grade690（X100）列入加拿大国家标准。

API 5L X80管线钢自动焊焊接工艺试验摘要：通过对X80 高强钢进行焊接性分析，确定了X80管线钢采用GTAW+FCAW方法的工艺方案，并进行力学性能试验。

试验结果表明，接头的各项性能指标均符合标准要求，选定的焊接工艺完全能够用于指导现场的施工。

关键词：X80钢自动焊工艺试验前言随着经济的发展，人们对石油、天然气等能源的需求也日益增加，对输送管道的要求也逐步提高[1]。

尽管目前对输送管道在材料选择和焊接技术等问题上取得了一定的成就，但由于石油、天然气等能源输送管线较长，管径较大，压力也较高，甚至有些输送管线所处的环境恶劣，等等这些不利因素为现场的焊接和安装工作带来了诸多的挑战，如何优质高效完成输送管道的安装焊接工作是需要我们考虑的一个课题。

笔者以国外某燃气联合循环电站燃气缓冲站输送管道为背景，对API 5L X80管线钢采用GTAW+FCAW焊接方法，进行焊接工艺试验，为今后API 5L X80管线钢的焊接提供技术依据，提高现场施工效率。

1.X80管线钢的应用情况X80钢从20世纪80年代中期开始研究和试验，90年代初期获得批量试验。

有资料研究表明[2]，采用高压输送和采用高强度等级的管线钢，不仅能石油、天然气等能源输送的安全性，而且使管道建设的成本显著降低。

根据加拿大管道建设的资料统计[2]，采用X80钢比X70钢在管道材料和项目设计上能节约17%～29.5%。

近年来，日本、欧洲、加拿大等发达国家对X80钢生产技术日益成熟，需求量也日益增长，并成功应用于多个工程项目中，今后X80管线钢及更高管线钢的应用将更加广泛。

2.X80焊接性能X80 是一种高强度、低碳、微合金管线钢。

管材洁净度高，晶粒细小，具有较高的韧性和良好的焊接性。

虽然X80的碳当量较低，淬硬倾向不大，产生裂纹的倾向较小，但是由于X80是一种强度较高，在试验中我们仍应引起重视。

在本试验中，所采用的试件的化学成份、力学性能分别见表1、表2。

本科毕业设计（论文）外文文献题目：X80管线钢的焊接性与埋弧焊焊丝作者：黄治军胡伦骥缪凯张小枫陈浮翻译学生：谭佳瑞学号：********专业班级：材料科学1101指导教师：***2014年6月20日X80管线钢的焊接性与埋弧焊焊丝摘要:焊接性测试显示，X80及其匹配的埋弧焊焊丝具有完善的细致晶粒，低含硫，高强度，高韧性等性质。

在焊接热影响区HAZ进行最大硬度测试和斜Y型坡口测试，结果显示X80钢具有低的淬透性和良好的抗开裂性。

采用新型低碳多元合金WGX2型SAW焊丝制造的SAW 接头表现出稍高于金属基体的强度，合格的弯曲强度，在最大限度硬度和良好的冲击韧性下，可完全满足X80管线钢的技术要求。

尽管在热影响区HAZ处晶粒略有粗化，但尺寸仍比传统钢种细得多。

焊缝金属的组织几乎全是针状铁素体。

以上结果显示出X80管线钢与WGX2焊丝的优良焊接性。

关键字：X80，焊接性，焊丝，机械性能，针状铁素体，贝氏体0、简介随着我国天然气事业的发展，管道建设飞速发展。

出于成本和安全的考虑，管线钢的强度要求和管线钢的工作压力迅速增加。

在以往管线钢主要采用X65型，目前的西气东输工程中主要使用了X70型，而X80型则引起人们的广泛关注，且有望投入建设一些试验性管道。

X80采用更先进的炼钢轧制技术。

相比于X70，X80成分更加纯净且硫含量更低。

TMCP 技术的应用进一步细化了X80的晶粒，使晶粒尺寸达到了微米级，提高了强度和韧性。

从含碳量角度分析，X80钢可分为两类，一类具有像X70一样的高含碳量，另一类则为低含碳量。

本次试验所采用的X80即为第二种，含碳量为0.45%。

在金相显微镜下，X70早期为F+P的混合结构，后期为针状F，而X80则发展为F+B的混合结构。

钢的焊接性是影响其应用的重要因素。

它的主要管道焊接技术是螺旋埋弧焊或直缝埋弧焊。

因此，焊缝金属应具有与基体金属相似的性能。

但是众所周知，X80为通过轧制进行强化，而焊缝金属则是一种凝固组织，增强增韧的主要方法是合金化。

X80管线钢焊接粗晶区韧化因素的研究Research on Influencing Factor of Impact Toughness inCoarse Grain Heat2affected Zonefor X80Pipeline Steel陈翠欣1,2,李午申1,王庆鹏1,冯　斌3,刘方明3,薛振奎3(1天津大学材料学院,天津300072;2河北工业大学材料学院,天津300130;3中国石油天然气集团管道科学研究院,河北廊坊065000)CH EN Cui2xin1,2,L I Wu2shen1,WAN G Qing2peng1,FEN G Bin3,L IU Fang2ming3,XU E Zhen2kui3 (1School of Materials Science and Engineering,Tianjin U niversity,Tianjin300072,China;2School of Materials Science and Engineering,Hebei U niversity of Technology,Tianjin300130,China;3Research Instit ute of Pipeline,China NationalPet roleum Corporation,Langfang065000,Hebei,China)摘要:采用热模拟技术研究了不同热循环对X80管线钢焊接粗晶区低温冲击韧度的影响。

实验结果表明,随着冷却时间t8/5的增加,第二相粒子的数量减少且出现聚集现象,晶粒尺寸增加,但是当t8/5小于6.8s时,粒状贝氏体含量较高,板条束贝氏体细小且方向性较弱,试样的冲击韧性较高;而当t8/5超过6.8s后,粒状贝氏体含量逐渐下降,板条贝氏体逐渐粗大、平行,试样韧性又逐渐降低。

M2A组元由于其含量低,尺寸小,对韧性的影响不显著。

因此为提高焊接粗晶区的韧性,应采用小线能量和合适的预热温度来控制晶粒尺寸和组织形态。

X 80管线钢焊接工艺参数研究李为卫1,赵新伟1,霍春勇1,冯耀荣1,余大涛1,高惠临2,岳振玉2(1.中国石油天然气集团公司石油管力学与环境行为重点实验室,陕西西安710065;2.西安石油大学,陕西西安710065)摘　要:采用热模拟技术、工程测试手段和显微分析方法,研究了线能量和预热温度对X 80管线钢焊接热影响区冲击韧度的影响规律,并分析了其原因,从而推荐出最佳焊接工艺参数。

关键词:X 80管线钢;焊接;工艺参数中图分类号:T G 142.41;T G 445 文献标识码:A 文章编号:100123814(2004)0720036202I nvestiga tion for W eld i ng Procedure Param eter of X 80P ipel i ne SteelL IW e i 2w e i 1,ZHAO X in 2w e i 1,HUO C hun 2yong 1,FENG Ya o 2rong 1,Y U D a 2ta o 1,GAO Hu i 2lin 2,Y U E Zhe n 2yu2(1.T he K ey L abora tory f or M echan ica l and E nv ironm en ta l B ehav ior of T ubu la r Good s ,CN PC ,X i ’an 710065,Ch ina ;2.X i ’an P etroleum U n iversity ,X i ’an 710065,Ch ina )Abstract :T he effect ru le of inpu t energy and p reheat temperatu re on i m pact toughness of X 80CGHA Z w as investi 2gated and analysed by ho t si m u lating techno logy ,the m ethod of enginn ing m easu re and the m ethod of m icro scope anal 2yse .T he op ti m um w elding p rocedu re param eter w asrecomm ended .Key words :X 80p i peline steel ;w elding ;p rocedu re param eterΞ　为适应未来长输油气管线大口径、高压输送的发展需要所研制开发出的X 80高性能管线钢[1],通过微合金化、超纯净冶炼和现代控轧控冷技术,其原材料的强韧性已基本得到解决,然而对其焊接工艺包括预热温度、线能量、层间温度以及冷却速度等还没有做足够的试验研究工作,焊接技术相对还不成熟。

X80管线钢焊缝熔合线开裂问题分析燕山大学材料科学与工程学院材料检测中心针对X80管线钢在平整时出现的焊接接头熔合线处开裂问题，进行了全面的分析和总结。

采用宏观金相、显微硬度计、扫描透射显微镜及能谱分析系统，对焊接接头的微观组织和显微硬度分布，断口形貌及裂纹扩展路径进行了详细的分析和讨论，并提出了解决此问题的建议。

1．金相分析图1为焊缝横截面的宏观金相组织。

由图可见，没有明显的成型缺陷，焊缝与母材融合良好，未发现未融合问题。

里侧焊缝先前于外侧焊缝焊接，但是由于里侧和外侧焊缝凝固成型条件不同，导致焊后的焊缝形状和尺寸略有差异，特别是焊缝的余高尺寸差别最大，可以看到里侧焊缝的余高尺寸明显大于外侧焊缝。

余高尺寸过大会带来在焊趾处（焊缝与母材表面的交接处）的截面突变，如果过渡角度过小，不仅会产生高的残余应力，同时也会在随后的受力过程中产生高的应力集中。

图1 焊接接头宏观金相形貌图1中未断侧焊趾处（图中右箭头所示位置）过渡形状过于尖锐，这也许是校平过程中发生断裂的因素之一。

进一步观察断裂侧的形貌可以肯定，起裂位置一定在焊趾处（图中圆圈处）。

裂纹产生后在内侧焊缝的粗晶区扩展，而到了外侧焊缝时沿熔合线扩展。

与图1中数字标记的各个区域对应的组织如图2和图3所示。

从中可以看出，熔合区尺寸和近缝粗晶区的尺寸在热影响区所占的比例很小。

1-6号图片中粗大的晶粒尺寸超过了100μm.，这已经远远的超过了母材的晶粒尺寸（<10μm ）。

组织由先共析铁素体（图中白色块状区域）和粒状贝氏体为主，并伴有大量的碳化物粒子。

焊缝的柱状结晶组织清晰可辨，同时在相邻的柱状晶界面存在铁素体。

比较特殊的是7号图片组织，可以看到晶粒明显细化，这是因为该区域受到外侧焊缝的再加热并随后冷却（正火组织）所致。

从图1中也可判断7号位置正好处于外侧焊缝热影响范围内。

100μm 100μm 100μm 13 245 6图2 里侧焊缝与母材熔合线处的组织形貌图3中的9-16号组织是外侧焊缝的金相组织，可以看出，由于内外焊缝经历的焊接工艺参数不同，使得内外焊缝热影响区的组织也存在一定的差别，主要体现为外侧的焊缝的粗晶区晶粒尺寸更大，特别是白色的块状区异常长大（如图片14所示）。